18, 제임스 프레스콧 줄 이야기 (5/7)

18, 제임스 프레스콧 줄 이야기 (5/7)

-열은 에너지의 일종이라는 것을 밝혔다.-

 

 

6, 줄-톰슨 효과

 

1852년, 줄은 톰슨으로부터 기체를 자유 팽창시키면 온도가 약간 내려갈 것이라는 제안을 받았다.

줄은 이전에 외부에 대해 작업을 하지 않는 기체의 팽창에서는 온도가 변하지 않는다는 것을 확인한 적이 있었지만, 그 당시 실험은 장치를 물속에 넣고 그 물의 온도 변화를 측정하는 방식이었기 때문에, 온도 변화가 적을 경우 그 변화를 감지할 수 없었다.

따라서 톰슨의 생각을 확인하기 위해서는 더 정밀한 측정이 필요했다.

 

이렇게 해서 줄과 톰슨의 공동 연구가 시작되었다. 실험 장치는 3마력의 일을 할 수 있는 큰 장비로, 처음에는 줄의 양조장을 실험 장소로 사용했으나, 1854년에 양조장을 매각한 후에는 자택에서 실험을 진행했다. 실험 결과, 확실히 팽창시키면 온도가 내려가는 것이 확인되었다. 이 결과는 1852년에서 1854년에 발표되었으며, 현재는 줄-톰슨 효과로 불리고 있다.

논문 발표 후에도 이 실험은 계속되었고, 1861년에 줄이 이사를 했을 때에도 그곳에서 실험을 했지만, 컴프레서 소음이 시끄럽다는 이유로 이웃집에서 불만이 제기되어 중단되었다.

 

이 실험을 진행하던 시기는 줄에게 불행한 사건들이 이어진 시기였다. 부유했던 줄의 집안도 몰락하기 시작했고, 1854년에는 아내 아멜리아를 잃었으며, 원래도 적극적이지 않았던 줄은 더욱 은둔하게 되었다. 그리고 1858년에는 아버지를 잃었다. 게다가 1858년 줄은 기차 사고를 당해 그 이후로 기차 여행을 피하게 되었다. 정신적으로도 피로가 보이기 시작했고, 1860년 맨체스터의 오언스 칼리지에 물리학 교수직이 신설되었을 때는 <사실, 머리를 너무 쓰는 건 좋지 않다고 생각한다. 몇 년 전 약간의 지적 노동도 감당하기 어려워졌고, 가능한 한 생각하지 않으려 했다. 점차 나아지고 있지만, 무리는 좋지 않다고 생각한다.>라는 이유로 이 직에 지원하지 않았다.

 

1860년대에 들어서도 줄-톰슨 효과를 확인하는 실험에서 발생한 소음과 연기에 관련된 이웃과의 논쟁(법적 조치를 취하겠다고 위협받았다.)이나, 열의 작업량에 대한 선취권을 둘러싼 논쟁에 휘말리는 등 파란은 계속되었다.